ในการตัดเฉือนอุตสาหกรรมที่ทันสมัยวัสดุแข็งและเปราะเช่นแก้วออพติคอลเซรามิกและควอตซ์จะถูกใช้มากขึ้นเรื่อย ๆ อย่างไรก็ตามความแข็งสูงและความเหนียวต่ำมักจะนำไปสู่การบิ่นขอบการแตกและข้อบกพร่องอื่น ๆ ในระหว่างการประมวลผลคุณภาพและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ลดลงอย่างรุนแรง Cermet เห็นใบมีดใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของวัสดุที่เป็นเอกลักษณ์และการออกแบบโครงสร้างได้กลายเป็นทางออกที่สำคัญสำหรับการบรรลุ "zero edge chipping" ในวัสดุที่ท้าทายเหล่านี้ บทความนี้นำเสนอหลักการทางเทคนิคที่อยู่เบื้องหลังความก้าวหน้านี้
1. ข้อดีของคุณสมบัติวัสดุ Cermet
Cermet, คอมโพสิตของเฟสโลหะ (เช่น, Ni, CO, MO) และเฟสเซรามิก (เช่น TIC, TIN, TICN) รวมคุณลักษณะที่ดีที่สุดของส่วนประกอบทั้งสอง:
เฟสเซรามิก: ให้ความแข็งสูงมากความต้านทานการสึกหรอที่ยอดเยี่ยมและความเสถียรทางเคมีการต่อต้านแรงเสียดทานและผลกระทบในระหว่างการตัด
เฟสเมทัลลิก: เพิ่มความเหนียว (ความเหนียวแตกหัก: 8–12 MPa ·m¹/²), ลดการแพร่กระจายของรอยแตกภายใต้ความเครียด
การรวมกันอย่างกลมกลืนของความแข็งแกร่งและความยืดหยุ่นช่วยให้ใบมีด Cermet สามารถรักษาขอบที่คมชัดสำหรับการตัดที่มีประสิทธิภาพในขณะที่ป้องกันการบิ่นขอบผ่านบัฟเฟอร์ความเครียด
2. การออกแบบขอบและกระบวนการผลิตที่แม่นยำ
2.1 ขอบผอมบางและโครงสร้างไมโครฟัน
ความหนาของขอบ: ควบคุมได้อย่างแม่นยำที่ 0.1–0.3 มม. (เทียบกับ . 0.5 - 1.0 มม. สำหรับใบมีดทั่วไป) ลดแรงตัดและความเครียดจากวัสดุภายใน
รูปทรงเรขาคณิตไมโครฟัน: ฟันที่มีความลับขนาดเล็ก (สนามฟัน: 0.2–0.5 มม.) เพิ่มความเสถียรในการตัดโดยการกระจายแรงอย่างสม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่นเมื่อตัดแก้วออพติคอลหนา 0.5 มม. ใบมีด cermet จะลดการบิ่นขอบ<0.05 mm, nearing zero-chipping performance.
2.2 การบดและขัดเงาความแม่นยำสูง
ความขรุขระของพื้นผิว: บรรลุ RA 0.1–0.2 μm (เสร็จสิ้นเกรดกระจก) ผ่านการบดเพชรและการขัดกลไกทางเคมี (CMP)
ประโยชน์:
- ลดแรงเสียดทานและการสร้างความร้อน (อุณหภูมิการตัด:<100°C).
- ทำให้มั่นใจได้ว่าเส้นทางการตัดที่แม่นยำสำหรับขอบเรียบ (ความเรียบของพื้นผิว: ± 0.01 มม.)
3. เทคโนโลยีการเคลือบขั้นสูง
ใบมีด Cermet มักจะเคลือบด้วยเลเยอร์การทำงานเช่น Tialn หรือ ALCRN เสนอ:
ความแข็ง: HV 3000–3500 เพิ่มความต้านทานการสึกหรอ
ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ: 0.2–0.4 (เทียบกับ . 0.6 - 0.8 สำหรับใบมีดที่ไม่เคลือบผิว) ลดแรงตัดลง 20–30%
ความเสถียรทางความร้อน: ทนต่ออุณหภูมิสูงถึง 800 องศาโดยไม่มีการออกซิเดชั่น
กรณีศึกษา: เมื่อใช้คอมโพสิตเมทริกซ์เซรามิกเมทริกซ์, ใบมีด Cermet ที่เคลือบด้วย ALCRN ลดอุณหภูมิการตัดลดลง 30% และกำจัดการบิ่นขอบ
4. พารามิเตอร์การตัดที่ดีที่สุดและการรวมกระบวนการ
การบรรลุการบิ่นเป็นศูนย์ต้องใช้การทำงานร่วมกันระหว่างประสิทธิภาพของใบมีดและพารามิเตอร์กระบวนการ:
4.1 ความเร็วและอัตราการป้อน
ความเร็วในการตัด: 10–30 m/นาที (ช่วงปานกลางเพื่อสมดุลความร้อนและความเครียด)
อัตราการป้อน: 50–200 มม./นาที (ต่ำกว่าสำหรับวัสดุที่แข็งขึ้น/หนาขึ้นเพื่อลดความเครียด)
4.2 การระบายความร้อนและการหล่อลื่น
การระบายความร้อนด้วยอากาศแช่แข็ง: รักษาอุณหภูมิโซนการตัดต่ำกว่า 50 องศา (เช่นสำหรับแก้วควอตซ์)
การหล่อลื่นปริมาณขั้นต่ำ (MQL): ส่งมอบ<10 ml/h of coolant, reducing thermal shock.
ข้อกำหนดทางเทคนิค
องค์ประกอบของ Cermet: 60–80% เฟสเซรามิก + 20 - เครื่องผูกโลหะ 40%
ความหนาของการเคลือบ: 2–5 μm
การควบคุมการบิ่นขอบ:<0.05 mm for optical glass, <0.1 mm for advanced ceramics.
Cermet เห็นใบมีดปฏิวัติการตัดเฉือนวัสดุที่แข็งและเปราะโดยการประสานวิทยาศาสตร์วัสดุวิศวกรรมความแม่นยำและการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ ผ่านขอบบาง ๆ การเคลือบขั้นสูงและการปรับพารามิเตอร์พวกเขาจะได้รับการบิ่นขอบศูนย์ในขณะที่เพิ่มอายุการใช้งานและประสิทธิภาพของเครื่องมือ ในขณะที่อุตสาหกรรมต้องการความแม่นยำสูงขึ้นในทัศนศาสตร์เซมิคอนดักเตอร์และการบินและอวกาศเทคโนโลยี Cermet จะยังคงเป็นหัวใจสำคัญในการเอาชนะความท้าทายการตัดเฉือน